Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

jakirova_jalpi_himijalik_kz_2012

.pdf
Скачиваний:
137
Добавлен:
01.03.2016
Размер:
6.19 Mб
Скачать

Жалпы химиялық технология

ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ

Қ.И.СӘТБАЕВ атындағы ҚАЗАҚ ҰЛТТЫҚ ТЕХНИКАЛЫҚ УНИВЕРСИТЕТІ

Н.Қ. Жакирова

ЖАЛПЫ ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ

Университеттің Ғылыми-әдістемелік кеңесі оқу құралы ретінде ұсынған

Алматы 2012

1

Н.Қ. Жакирова

ЖОК 66. 0 (075)

ББК 35

Ж 20 Жакирова Н.Қ. Жалпы химиялық технология. 1-бөлім. Химиялық технологияның теориялық негіздері.Оқуқұралы:– Алматы,2012.158 б.

Cурет – 26. Кесте –5. Әдебиеттер тізімі – 21 атау.

ISBN 978–601–228–352–5

Оқу құралы химиялық технологияға, ғылым ретінде және оның зерттеу нысаны – химиялық өндіріске толық түсінік береді. Мұнда химиялық технологиядағы процестердің реакция заңдылықтары, теориялық негіздері, химиялық реакторларды таңдау және ондағы жүретін процестерге нақты түсінік берілген. Химия өндірістерінегі химия-технологиялық жүйелерді модельдеу келтірілген.

Қоршаған ортаны қорғаудың технологиялық процестеріне де ерекше көңіл бөлінген.

ББК 35

Пікір жазғандар: Х.Ә.Суербаев, хим. ғыл. докторы, профессор, әл-Фараби атындағы ҚазМУ; Г.О. Нұрғалиева, техн. ғыл. канд. Ә.Б.Бектұров

атындағы «Химия ғылымдары институты» АҚ.

ISBN 978–601–228–352–5

© Жакирова Н.Қ. 2012

 

© ҚазҰТУ, 2012

2

Жалпы химиялық технология

АЛҒЫ СӨЗ

Әлемдік білім беру кеңістігіне өту мақсатында бізің елімізде білім беру саласында алғашқы қадамдар жасалынуда. ҚР-ның президенті Н.Ә.Назарбаев Халыққа жолдауында: «Бізге экономикалық және қоғамдық жаңару қажеттіліктеріне сай келетін осы заманғы білім беру жүйесі қажет», – деді. Экономиканы дамытуға бағытталған жаңа стратегиялық бағдарламалар, қоғамның жедел ақпараттануы, жаңа технологиялардың қарқынды дамуы, білім беру саласына қойылатын талаптарды түбегейліөзгертті.

Химиялық технологияның қыр-сырын ашуға бағытталған бұл оқу құралы, студенттердің кәсіби шеберлігінің шыңдалуына, жас мамандарға білімдерін жетілдіруге септігін тигізері сөзсіз. Оқу құралы соңғы қабылданған мемлекеттік білім беру стандарттарының типтік бағдарламасына көлемі, мазмұныбойынша да сәйкесқұрастырылған.

Елімізде білім берудің жаңа жүйесі жасалуда, соған сәйкес «Жалпы химиялық технология» пәні де оның негізгі компоненттерінің бірі болып саналады. Оқу құралы материалды қамту мақсатында көп жылдан бері Қ.И. Сәтбаев атындағы Қазақ ұлттық техникалық университетінде «Бейорганикалық заттардың химиялық технологиясы», «Ядерлі-химиялық технология», «Жарылғыш заттар технологиясы» және «Органикалық заттардың химиялық технологиясы» мамандықтарында оқитын студенттерге оқылған дәріс материалдары негізінде дайындалды.

Оқу курсы – жалпы кәсіптік пәндер санатына кіреді,сонымен қатар химиялық технологияға ғылым ретінде кіріспе болып саналады. Курстың міндеті – күрделі химиялық-технологиялық жүйе – химия өндірісімен таныстырып, химиялық өндірістің жалпы анализ бен синтез проблемаларын қарастырады. Оқу құралы – химиялық өндірістің даму тарихымен жалпы таныстыру, оның құрылымы мен құраушылары, химиялық процестер мен химиялық реакторлардың негізін оқытуға бағытталған. Химиялық өндірістердегі процестерді

3

Н.Қ. Жакирова

талдаудың физика-химиялық және технологиялық аспектілеріне ерекше көңіл бөлінеді.

«Жалпы химиялық технология» курсының әдістемелік негізі – ғылыми химиялық-технологиялық өндірістің математикалық моделі мен анализін жүйелі қарастыру, химиялық және фазалық айналымдарға, жылу мен зат алмасу құбылыстары, тепе-теңдік, энергия мен массаның сақталу заңдылықтарына негізделіп, күрделі әрекеттесуші жүйедегі үрдістерді тұжырымдайды. Мұнда берілген химиялық технологиядағы процестер мен құбылыстарды жай баяндау ғана емес, оларды зерттеу мен зерделеуді, талқылауды ұсынады.

Оқу құралы 2 бөлімнен тұрады. 1-бөлімде – химиялық технологияның теориялық негіздеріне шолу жасалған. Ал 2-бөлімде – маңызды бейорганикалық химиялық өндірістерге тоқталады.

Автор «Жалпы химиялық технология» пәніне қатысты барлық ескертулер мен ұсыныстарды оқу құралының мазмұнын жақсарту мақсатында шын ниетпен қабылдайды.

4

Жалпы химиялық технология

КІРІСПЕ

Химия өнеркәсібі – халық шаруашылығының барлық саласына, қазіргі қоғамда мүмкіндігі мол болмайтындай мыңдаған өнім береді. Мысалы, табиғи минерал – күкіртті колчедан немесе күкірттен алынатын күкірт қышқылы көптеген өндірістерде пайдаланылады. Оның көмегімен суда ерімейтін минералдар – апатит пен фосфорит – суперфосфатқа немесе басқа да фосфор тыңайтқыштарына дейін өңделеді. Түсті металдар өндірісі және машинажасау, тоқыма, тері және тамақ өнеркәсібі – күкірт қышқылы немесе оның тұздарын пайдаланады. Көліктерде күкірт қышқылы (қорғасынды) – аккумляторларда қолданылады.

Ас тұзынан – тұз қышқылын, сода, күйдіргіш натр және хлор, өз кезегінде олар алюминий, әйнек, сабын, қағаз, мақта-мата және жүн маталар, пластикалық массалар, жасанды талшық алу, т.б. өндірістерде пайдаланылады.

Қазба отын түрлерін, яғни тас көмір, мұнай, табиғи газ, торф пен сланецті химиялық өңдеу нәтижесінде негізгі өнімдер: кокс, мотор майлары, жақпа майлар, жанғыш газдар мен органикалық затардың көптеген түрлерін алуға болады. Кокссыз қазіргі заманғы металлургияны, сонымен қатар машинажасауды дамыту да мүмкін болмас еді. Бензин, лигроин, т.б. мотор отындарынсыз, авиация және автомобиль транспорттарының жұмысы да мүмкін болмас еді. Жанғыш газдар тұрмыста, өндірісте күлсіз, түтінсіз отын ретінде де аса құнды. Табиғи газдарды, мұнай, торф және сланецті өңдеу нәтижесінде алынатын органикалық заттар негізінде – бояғыштар, лактар, дәрілік препараттар, спирт, жарылғыш заттар және әр түрлі өндірісте, тұрмыста қолданылатын біршама өнімдер шығарылады. Отынды өңдеу өнімдері, жоғары молекулалы жасанды материалдар – пластикалық массалар, жасанды талшықтар мен каучук дайындайтын, шайырлар алуда ерекше өнімдер қатарына жатады.

Ағашты химиялық өңдеу нәтижесінде көптеген аса бағалы өнімдер алынады, оның ішінде – жібек пен штапель (бөз), қағаз, пластикалық массалар, бытыра, белсенді көмір, сірке қышқылы, метил және этил

5

Н.Қ. Жакирова

спирттері, скипидар, канифоль, ацетон, т.б. бар. Химиялық әдістермен атомэнергиясын алумақсатында,радиобелсенді заттар өндіріледі.

Халық шаруашылығын химияландыру аса маңызды іс. Химияландыру – халық шарашылығында химиялық әдістерді, процестер мен материалдарды енгізу, қолдану.

Өндірістің түрлі салаларында химиялық әдістерді кеңінен ендіру – өндірісті тиімді жүргізу, қалдықсызжұмыс істеуге, бастапқышикізаттың құраушы бөлігін толық пайдаға асыруға мүмкіндік береді. Өндірісті химияландыру – өнеркәсіптің көптеген саларында, оның ішінде металл өңдеуде техникалық прогрестің басты бағыты.

Көптеген химиялық өнімдер ауыл шаруашылығында құралдар ретінде қолданылады. Қазіргі заманауи технологияда, ауыл шаруашылығында минералдық тыңайтқыштар көмегімен жоғары өнім алу, басты бағыт. Химия өндірісі өсімдіктерге зиянды және ауруға қарсы қолданылатын улы химикаттарды, сонымен қатар гербицидтер – арам шөптерді жоюға қолданылатын заттар шығарды.

6

Жалпы химиялық технология

1-тарау. ХИМИЯЛЫҚ ТЕХНОЛОГИЯ ҒЫЛЫМЫ

1.1. Химиялық технология пәні, міндеттері мен маңызы

Технология немесе табиғи ресурстарды адам өміріне пайдалануға қажет (керекті, пайдалы немесе ыңғайлы) өнімдерге дейін өңдеудің (яғни адам еңбегі мен табиғи энергияны сіңіретін)* тиімді жолдары – деп «технология» ұғымына Д.И. Менделеев анықтама берді.

«Технология»(грекше «technos»– өнер, кәсіп және «logos»– ғылым, білім) сөзінің шығу тегі де, оның мазмұнына сай келеді: бастапқы затты пайдалыөнімгеайналдырыпөңдей білутуралығылым.

Технология – жүру процестеріне байланысты механикалық

және химиялық болып бөлінеді. Механикалық технологияда

материалдың пішіні немесе сыртқы түрі және физикалық қасиеттері өзгеретін процестер қарастырылады. Ал химиялық технология – зат құрамының, қасиеттерінің және ішкі құрылымының түбегейлі өзгеруімен өтетін процестерді қамтиды. Әрине, бұлай бөлу шартты, өйткені материалдың түрі өзгергенде, оның құрамы мен химиялық қасиеттері де жиі өзгереді.

Бастапқы затты өңдеудің негізгі тәсілдері мен өнімнің қажетілігіне қарай: металдар технологиясы (оларды алу және өңдеу), машинажасау технологиясы (машина және қондырғылар дайындау), тамақ дайындау технологиясы (тамақ өнімдерін алу), т.б. болып бөлінеді.

Химиялық технология – химиялық және физика-химиялық құбылыстарды пайдалана отырып, заттың құрамын, қасиеттерін, құрылысын түбегейлі өзгертетін өңдеу үрдістері.

Химиялық технология – өнім өндіру жолдары мен процестері туралы табиғи қолданбалы ғылым. Өнім – қолданыс заттары мен өндіріс құралдары, химиялық айналыс қатысында техникалық, экономикалық және әлеуметтік жағынан мақсатты жолмен алынады.

Химиялық технологияның ғылым ретінде:

Зерттеу пәні – химиялық өндіріс (бастапқы затты пайдалы өнімге дейін өңдеу әдістері мен үрдістері);

* Энциклопедический словарь. Брокгауза и Эфрона. Ф.А. Брокгауз– И.А.Ефрон акционерлік баспа қоғамы, 1890–1907 жж., 82 т.

7

Н.Қ. Жакирова

Зерттеу мақсаты – адамзат қоғамына қажетті өнімдерді өндірудің ұтымды әдістерін жасау;

Зерттеу әдістері – тәжірибелік, модельдеу және жүйелі талдау. Жаратылыстану – ғылым ретінде химиялық технология материалдарын, құбылыстарды және нысандарды (қоғамдық ғылымдар – философия,логика,тарихсекілді–идеалдықұбылыстарды)қарастырады. Қолданбалы ғылым ретінде химиялық технология – өндірісті, яғни адам жасаған нәрселерді зерттейді. Қолданбалы ғылымдағы зерттеулердің соңғы нәтижесі, өндіріс әдістерін жасау мен оларды

басқару.

Фундаментальды (түбегейлі) ғылым немесе халықаралық терминология бойынша «таза» табиғат құбылыстарын, көбіне олардан бөлек білім алу мақсатында зерттейді. «Таза» ғылым да, «қолданбалы» ғылым да, зерттелетін нысанда болатын құбылыстар туралы түбегейлі білім береді.

Химиялық технологияда зерттеу нысаны мен зерттеу нәтижелері – химиялық өндіріс болып саналады. Сондықтан, онда жүретін процестер бастапқы заттың аз мөлшерін, ал қондырғылар – энергияның аз мөлшерін жұмсап, жұмыс жағдайының жайлылығын қамтамасыз етумен бірге, қоршаған ортаға да зиян келтірмеуі тиіс. Яғни, процесс – техникалық, экономикалық және әлеуметтік жағынан тиімді жолмен жүруі шарт.

Химиялық технология басқа да ғылымдардың жетістіктеріне сүйенеді. Д.И. Менделеев айтқандай: «әдістер туралы түсінік ...

заттар мен құбылыстардың ғылыми бастамасын жария етумен қатар, тәжірибе жүзінде дәлелдеп, оны содан соң ғана өндірісте жетілдіреді, бірақ сол арқылы ғылыми түсінік аумағы кеңиді», сондықтан химик - технологтың көптеген ғылым саласында жетік білімі болуы қажет. Химиялық технологияның әдістері химиялық емес өндіріс саласында: металлургия, транспорт, электроника, энергетика, құрылыс, т.б. салаларда жиі таралған. Типтік химиялық процестер металл (домналық, мартен, т.б. балқыту пештерінде) алу, бу қазандықтарының немесе ракета қозғалтқыштарында, электроника мен құрылыстағы материалдар өндірісінде кездеседі. Қоршаған ортаны қорғау проблемаларын шешуде химиялық әдістерді пайдаланбай, оныіскеасырумүмкін емес.

Қазіргі таңда, табиғата кездеспейтін немесе аз мөлшерде кедесетін, бірақ көптеген өндіріске қажетті компонент болып

8

Жалпы химиялық технология

саналатын, ерекше қасиеттерге ие материалдардың – қорғағыш, бояғыш және жапсырғыш, бұзғыш, т.б. полимерлік және композициялық материалдардың маңызыартып отыр.

Химиялық технология – химиялық ғылымдарға (физикалық химия, химиялық термодинамика және химиялық кинетика) негізделген. Бұл, ғылым заңдылықтарын ірі масштабты өнеркәсіптік процестерге қолданып, дамытады. Академик Д.П. Коновалов атап көрсеткендей, химиялық технологияның басты міндеті – зауыттық аспаптармен қосымша механикалық қондырғыларда қолайлы, әрі тиімді операция барысын анықтау мен жобалау. Сондықтан, химиялық технология – экономика, физика, математика, кибернетика, қолданбалы механика, басқа да техникалық ғылымдармен тығыз байланыста болады.

Ғылым мен өнеркәсіптің дамуы, химиялық өндіріс санының артуына әкеледі. Мысалы, қазіргі кезде тек қана мұнайдан 80 мыңға жуық түрлі химиялық өнімдер (1-қосымша) алуға болады. Химиялық өндірістің өсуі бір жағынан, химиялық және техникалық ғылымның дамуына, ал екіншіден, химиялық-технологиялық процестердің теориялық негіздемесін жасауға мүмкіндік береді.

Химиялық өнеркәсіптің дамуы барысында химиялық технологияның мазмұны жаңа мәліметтермен, жаңа заңдылықтармен, жаңа толықтырулармен байытылады. Химиялық технологиядан төмендегідей жеке ғылыми пәндер бөлініп шықты: химиялық технологияның аппараттары және процестері, жалпы химиялық технология, химиялық-технологиялық процестерді автоматтандыру және модельдеу.

Химиялық технологияны әр түрлі белгілері бойынша, мысалы қолданылған технологиялық процестердің сипаты, пайданылған шикізат немесе өнім ретінде тұтынылуына қарай жіктеуге болады.

Шартты түрде шаруашылық саласында тарихи қалыптасуына қарай, сала бойынша химиялық технологияны екі топқа бөлуге болады: бейорганикалық заттар мен органикалық заттардың химиялық технологиясы. Іс жүзінде екі технология да, жалпы принциптер және заңдылықтармен бірігеді.

Бейорганикалық заттардың химиялық технологиясы төмендегіше жіктеледі:

9

Н.Қ. Жакирова

1.Негізгі бейорганикалық синтез қышқылдар, сілтілер, тұздар және минералдық өнімдер өндірісі;

2.Нәзік бейорганикалық синтез бейорганикалық препараттар, реактивтер, сирек элементтер, электрондық, дәрі-дәрмектік материалдардың, т.б. өндірісі;

3.Ядролық-химиялық технология;

4.Металлургия қара және түсті металдар өндірісі;

5.Силикаттық өндірістер тұтқыр материалдар, керамика, шыны өндірісі.

Органикалық заттардың химиялық технологиясы:

1.Мұнайды қайта өңдеу, газды біріншілік тазалау, бөлу, газ алмасу, сұйық және қатты табиғи көмірсутектердің құндылығын арттыру;

2.Мұнай-химиялық синтез органикалық өнімдер мен жартылай өнімдерді – газ тәрізді, сұйық және қатты көмірсутектерді қайта өңдеу кезінде, сутегі және көміртегі тотықтары негізінде өндіру;

3.Негізгі органикалық синтез – органикалық өнімдерді көмірсутекті шикізатнегізіндеөндіру;

4.Биотехнология – жемдік ашытқылар, амин қышқылдары, ферменттер, антибиотиктер, т.б. биологиялық үрдістер негізіндегі өндірістер;

5.Нәзік органикалық синтезорганикалық препараттар, реактивтер, дәрі-дәрмектік заттар,өсімдіктердіқорғауқұралдары, т.б.өндірісі;

6.Жоғары молекулалық қосылыстар (ЖМҚ) технологиясы ЖМҚ (синтетикалық каучук, пластмассалар, химиялық талшықтар, қабық түзгіш заттар, т.б.;

7.Өсімдік және жануар шикізатын қайта өңдеу технологиясы; Бастапқы қалыптасқан және негізгі анықтамасы бойынша

химиялық технология ғылым ретінде басқа да мағынада: белгілі өнімді (күкірт қышқылы технологиясы, аммиак технологиясы, газдар технологиясы, т.б.) өндіру және алу әдісі ретінде қолданыла бастады.

Химиялық технологияда механикалық, жылу және масса алмасу процестерін зерттеу мен зерделеу мақсатында, оған қатысатын заттар құрамының түбегейлі өзгерісіне байланысты емес құбылыстар туралы негізгі білім – ғылыми негіз болып саналады.

«Жалпы химиялық технология» курсының зерделеу нысаны өзара байланысты процестер жүйесі ретінде, химиялық өндіріс болып

10

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]